CN108218137A - 一种河道黑臭水体快速净化方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种河道黑臭水体快速净化装置，包括外壳，以及位于外壳内部的水流净化通道；在水流通道中沿水流方向依次设置有曝气增氧单元、生物填料强化单元和纳米气泡氧化单元。外壳一端设有进水口，另一端设有出水口，进水口与出水口之间形成水流通道。曝气增氧单元靠近外壳进水口，生物填料强化单元设置于曝气增氧单元和纳米气泡氧化单元之间，纳米气泡氧化单元4靠近外壳出水口。本发明装置简单，实施方便，造价成本低，占河道面积小，净化装置可实现快速安装，净化效果好。

Description

一种河道黑臭水体快速净化方法及装置
技术领域
本发明涉及河道水体污染治理领域，具体涉及一种河道黑臭水体快速净化方法及装置。
背景技术
随着国民经济和社会的发展，我国水体黑臭程度加剧。目前全国295座地级及以上城市中，仅有77座城市未发现黑臭水体；其余218座城市中，共排查出黑臭水体1861个，黑臭水体已经成为制约我国社会经济发展，影响我国城市形象和生态安全的重大环境问题。研发适合国情高效的黑臭水体治理修复技术及装置是时代的要求。
黑臭河道的水环境质量改善技术体系包括控源截污、水质净化、生态修复。黑臭水体水质改善技术主要包括复氧技术，絮凝、微生物菌剂技术，生物/生态技术，生态净化水厂等技术等。现有技术中对于污染河道水体治理的技术存在治理成本高，工程巨大，造价较高，治理效果差，净化水体效果不尽理想，需要结合其他方法净化水体水质等技术问题。
公开号为CN102464404A的发明专利公开了一种受污染河道水体修复治理方法及系统，将河道分隔，形成复合厌氧处理段，在复合厌氧段安装底泥搅起装置并在其上部设置填料，再进行接触氧化和生态修复处理。但该发明还存在以下缺陷：第一，将河道分隔是土建工程，实施难度大，成本高，操作性差；第二，采用复合厌氧处理，使得黑臭水体处于缺氧厌氧状态，与消除黑臭水体复氧技术相比，污水处理效果有限，还存在水质安全等问题。
公开号CN103214143A的发明专利公开了一种城市污染河道水体高效组合式修复技术，综合利用太阳能微孔曝气技术、生态基、微生物-酶复合强化修复技术和生态浮岛以及投放水生动物等方法来降低水体中的氮磷等有机污染物，净化河道水体。但该发明还存在以下缺陷：第一，在河道底部设置生态基、生态浮岛占河道面积大，不利于河道通航；第二，太阳能曝气受天气因素影响大，太阳能曝气功率比较小，曝气效果非常有限；第三，生态浮岛利用水生动、植物根系吸附氮磷净化水质，对污染水体净化效率低，周期长，不适于快速消除水体黑臭。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种快速消除黑臭，净化水质的河道黑臭水体快速净化方法及装置。
本发明提供的技术方案如下：
一种河道黑臭水体快速净化装置，包括外壳，以及位于外壳内部的水流净化通道；在水流通道中沿水流方向依次设置有曝气增氧单元、生物填料强化单元和纳米气泡氧化单元。
进一步地，所述外壳一端设有进水口，另一端设有出水口，进水口与出水口形成水流通道，所述曝气增氧单元靠近所述外壳进水口，所述生物填料强化单元设置于曝气增氧单元和纳米气泡氧化单元之间，所述纳米气泡氧化单元靠近所述外壳出水口。
进一步地，所述曝气增氧单元包括风机、增氧器和阀门。
进一步地，所述生物填料强化单元包括生物菌剂自动投加装置、多个填料室以及填料室内的填料。
进一步地，所述纳米气泡氧化单元包括喷嘴、潜水泵、吸气管道、过滤网、控制箱，所述生物填料强化单元与所述纳米气泡氧化单元之间设有过滤装置。
进一步地，所述填料室为防腐材料制成，所述填料室为带网状孔的箱体，所述填料室固定安装在外壳内部。
进一步地，所述填料室内放置填料，所述填料为高比表面积的多孔悬浮填料,所述多孔球型悬浮填料包括纤维丝球体、网状外壳、通心多孔柱体、活性碳或矿石吸附材料；所述生物菌剂自动投加装置包括生物活化、驯化、投加部件。
进一步地，所述外壳外部设有浮体单元，所述浮体单元上设有多个固定孔。
进一步地，还包括集成控制装置，所述集成控制装置包括开关控制模块、时间控制模块、无线有线控制模块、物联网控制模块。
一种河道黑臭水体快速净化方法，该方法包括以下步骤：
(1)在受污染河道设置所述河道黑臭水体快速净化装置；
(2)河道黑臭河水进入曝气增氧单元进行增氧复氧，提高河水溶解氧浓度，曝气产生河水往前推流的作用，加速水体流动，并同时促进水流的微循环；
(3)经增氧复氧后的河水在曝气增氧装置的推流作用下，进入生物强化单元，形成生物膜，通过生物膜表面的微生物降解水体的有机污染物质；
(4)经过生物净化的河水自流进入纳米氧化单元，利用微纳米气泡的特性提高好氧微生物活力，降解有机污染物，去除有机物降解所产生的甲烷、硫化氢等有毒有害气体。
附图说明
图1为本发明一种河道黑臭水体快速净化装置实施例的结构示意图；
图2为本发明一种河道黑臭水体快速净化装置实施例的安装示意图；
附图标记说明：
1、外壳；11、进水口；12、出水口；13、浮体单元；14、固定孔；2、曝气增氧单元；3、生物填料强化单元；31、填料室；32、填料；33、生物菌剂自动投加装置；34、过滤装置；4、纳米气泡氧化单元；A、上游采样点；B、下游采样点；C、坝闸。
具体实施方式
为了更好理解本发明，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，为本实施例中河道黑臭水体快速净化装置，该装置包括外壳1，外壳内部依次设置有曝气增氧单元2、生物填料强化单元3和纳米气泡氧化单元4。所述外壳1一端设有进水口11，另一端设有出水口12，进水口11与出水口12之间形成水流通道。所述曝气增氧单元2靠近外壳进水口11，所述生物填料强化单元3设置于曝气增氧单元2和纳米气泡氧化单元4之间，所述纳米气泡氧化单元4靠近外壳出水口12。
在本实施例中，所述曝气增氧单元2包括风机、增氧器和阀门，所述风机和增氧器通过管道连接，阀门设置于管道上，管道可为热塑性塑料管或不锈钢管。风机可为沉水式风机，安装于爆气增氧单元底部或侧壁上，工作时整个装置可以沉没在水里；也可以设置为普通风机，安装于曝气单元的顶部，使用时露出水面。所述风机设置为漩涡风机或罗茨风机，所述风机电机功率为0.75～7.5kw，增氧动力效率3.0～4.0kgO2/kw·h；所述增氧器包括不锈钢抗菌增氧管和不锈钢框，产生气泡粒径为1～3毫米。
所述生物填料强化单元3包括生物菌剂自动投加装置33、多个填料室31以及填料室内的填料32。多个填料室31均匀间隔安装于生物填料强化单元3的外壳内部。所述填料室31为防腐材料制成，所述填料室31为带网状孔的箱体。所述填料室31内放置填料32，所述填料32为高比表面积的多孔悬浮填料,所述多孔球型悬浮填料包括纤维丝球体、网状外壳、通心多孔柱体、活性碳或矿石吸附材料，填料比表面积设置为1﹕1000～1﹕3000，孔隙率设置为88％～98％。所述生物菌剂自动投加装置设置于生物填料强化单元3内部，生物菌剂自动投加装置33包括生物活化、驯化、投加部件，投加生物复合菌剂剂量设置为水量的1/10000～5/10000，投加时间间隔设置为7天/次～15天/次。
所述纳米气泡氧化单元4包括喷嘴、潜水泵、吸气管道、过滤网、控制箱。所述生物填料强化单元3与所述纳米气泡氧化单元4之间设有过滤装置34。
在本实施例中，所述外壳1材料采用不锈钢或玻璃钢。所述外壳1外部设有浮体单元13，所述浮体单元13材料为耐腐蚀工程塑料；所述浮体单元13上设有多个固定孔14。水体快速净化装置通过所述浮体单元13上的多个固定孔14，锁死拉锚固定或插杆固定在河道内。
在本实施例中，所述一种河道黑臭水体快速净化装置还包括集成控制装置，所述集成控制装置包括开关控制模块、时间控制模块、无线有线控制模块、物联网控制模块。
在本实施例中，所述纳米气泡氧化单元产生的气泡粒径在0.3～3微米。
本发明的快速净化装置的净化原理为：
黑臭水体首先从本装置进水口流入曝气增氧单元进行增氧复氧，空气通过风机送至底部的增氧格以微小气泡形式逸出，在河水中强烈扩散、搅动，促进上下层水体的混合，提高水体溶解氧(DO)浓度，改善水体生物的生存环境。曝气一方面具有将河水向前推流的作用，加速水体流动，使水体保持好氧状态；另一方面曝气在往前推流过程的受到河水的反作用力，反过来又促进水流的微循环，带动周边水体流动复氧，使水体的污染物质得以净化，同时抑制底泥氮、磷的释放，防止水体黑臭现象的发生。
在曝气增氧装置的曝气的推流作用下，经增氧复氧的河水进入的快速净化装置的生物强化单元，与填料室31中的填料32连续不断接触、不断冲洗，不断挂膜，逐步形成生物膜。河水中的有机污染物与生成的附着的生物膜不断接触，被生物膜表面的微生物吸附降解，同时水体中的氮、磷也被吸收和转化，从而达到净化水质效果。
经过生物净化的河水自流进入纳米氧化单元，利用微纳米气泡具有电离现象、超声波性、带电性、滞留性的特征，微纳气泡在被污染水体中，具有很强的除杂质、除色、除臭的作用。河水中的溶解氧(DO)浓度从喷嘴产生的微纳米气泡中迅速得到提高，约从0.5mg/l提高到6mg/l左右；增强了水体好氧环境，提高了好氧微生物活力，进一步降解有机污染物，同时去除有机物降解所产生的甲烷、硫化氢等有毒有害气体；河水补充的溶解氧有效抑制河床湖底厌氧菌的有机质分解，进一步减少水底氮、磷营养盐的释放量。
最后，得到净化和增氧复氧的河水完成一个净化过程，从本装置出水口流出。
本发明的河道黑臭水体快速净化方法包括以下步骤：
(1)在受污染河道放置一个或多个所述的一种河道黑臭水体快速净化装置，该装置的放置位置可根据实际情况的需要进行调整；
(2)河道黑臭河水由进水口进入曝气增氧单元进行增氧复氧，提高河水溶解氧浓度，在曝气产生河水往前推流的作用，加速水体流动，使水体保持好氧状态；
(3)在曝气增氧装置的推流作用下，经增氧复氧的河水进入生物强化单元，河水中的有机污染物与生物强化单元填料室内填料附着的生物膜不断接触，被生物膜表面的微生物吸附降解，从而净化水质；
(4)经过生物净化的河水自流进入纳米氧化单元，河水中的溶解氧从喷嘴产生的微纳米气泡中迅速得到补充，提高好氧微生物活力，进一步降解有机污染物，同时去除有机物降解所产生的甲烷、硫化氢等有毒有害气体；河水补充的溶解氧有效抑制河床湖底厌氧菌的有机质分解，减少水底氮、磷营养盐的释放量。
(5)得到净化和增氧复氧的河水完成一个净化过程，从本装置出水口流出。
如图2所示，为在某河道坝闸C前安装本发明的快速净化装置的示意图。该河道平均深度2m，最深2.8m，平均宽度40m，长200m，总库容水量约12000m3。该河道水体净化前在上游采样点A处检测透明度为18～25cm，溶解氧(DO)为0.21～0.29mg/L。使用本发明的装置对该河道进行净化，具体步骤如下：
(1)在河道的上游位置处、坝闸C前60m处插桩固定安装2台功率为4.5kw移动式水体快速净化装置1#和2#，安装深度为1.2m，该装置外形规格为：长8m、宽4m、高1.2m。2台移动式水体快速净化装置相隔20m左右，每台离岸边5m左右，每台装置的增氧效率≥3kg/h·kW。
(2)使河水从水体快速净化装置的进水口流入，并依次经过曝气增氧单元2、生物填料强化单元3和纳米气泡氧化单元4，对黑臭水进行增氧、生物强化及氧化处理后，通过从该装置出水口流出，完成一个净化过程。
(3)分别在河道的上游、下游处设置2个采样点A、B，每天对河水的采样值进行检测和记录，采样的标准包括透明度为，溶解氧(DO)，COD(mg/l)，NH3-N(mg/l)，TP(mg/l)；并对采集数值进行对比及分析。
表1为采用本实施例运行水质监测结果：
表1实施例1运行水质监测结果
测定时间 COD(mg/l) NH3-N(mg/l) TP(mg/l) 采样地点
试验前 219.7 23.22 5.68 下游采样点B
试验后24小时 251.3 19.46 5.53 下游采样点B
试验后48小时 308 21.48 5.16 下游采样点B
试验后72小时 81.1 10.39 2.64 下游采样点B
根据上述采集结果可知，在使用本发明装置3天(持续72小时)后，现场实地勘察，该河道及下游水质明显改善，黑臭消除，无色无味，透明度增加明显，河道靠岸边黑泥消除,水体中浮游动物、鱼类增加。用黑白盘在现场上游采样点A处检测，对比净化前河道水体透明度为18～25cm，溶解氧(DO)为0.21～0.29mg/L，经过本发明装置净化后河道水体透明度达到80～120cm，溶解氧(DO)为2.31～3.25mg/L，COD去除率为16～45％，NH3-N降解率为15～57％和TP去除率约50％，水体净化效果明显。
本发明的实施方式与实施例不限于以上所述，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种河道黑臭水体快速净化装置，其特征在于：包括外壳(1)，以及位于外壳内部的水流净化通道；在水流通道中沿水流方向依次设置有曝气增氧单元(2)、生物填料强化单元(3)和纳米气泡氧化单元(4)。
2.根据权利要求1所述的一种河道黑臭水体快速净化单元，其特征在于：所述外壳(1)一端设有进水口(11)，另一端设有出水口(12)，进水口(11)与出水口(12)形成水流通道，所述曝气增氧单元(2)靠近所述外壳进水口(11)，所述生物填料强化单元(3)设置于曝气增氧单元(2)和纳米气泡氧化单元(4)之间，所述纳米气泡氧化单元(4)靠近所述外壳出水口(12)。
3.根据权利要求1所述的一种河道黑臭水体快速净化单元，其特征在于：所述曝气增氧单元(2)包括风机、增氧器和阀门。
4.根据权利要求1所述的一种河道黑臭水体快速净化单元，其特征在于：所述生物填料强化单元(3)包括生物菌剂自动投加装置(33)、多个填料室(31)以及填料室内的填料(32)。
5.根据权利要求1所述的一种河道黑臭水体快速净化单元，其特征在于：所述纳米气泡氧化单元(4)包括喷嘴、潜水泵、吸气管道、过滤网、控制箱，所述生物填料强化单元(3)与所述纳米气泡氧化单元(4)之间设有过滤装置(34)。
6.根据权利要求4所述的一种河道黑臭水体快速净化单元，其特征在于：所述填料室(31)为防腐材料制成，所述填料室(31)为带网状孔的箱体，所述填料室(31)固定安装在外壳内部。
7.根据权利要求6所述的一种河道黑臭水体快速净化单元，其特征在于：所述填料室(31)内放置填料(32)，所述填料(32)为高比表面积的多孔悬浮填料,所述多孔球型悬浮填料包括纤维丝球体、网状外壳、通心多孔柱体、活性碳或矿石吸附材料；所述生物菌剂自动投加装置(33)包括生物活化、驯化、投加部件。
8.根据权利要求1所述的一种河道黑臭水体快速净化单元，其特征在于：所述外壳(1)外部设有浮体单元(13)，所述浮体单元(13)上设有多个固定孔(14)。
9.根据权利要求1所述的一种河道黑臭水体快速净化单元，其特征在于：还包括集成控制装置，所述集成控制装置包括开关控制模块、时间控制模块、无线有线控制模块、物联网控制模块。
10.一种利用权利要求1-9任一项中的河道黑臭水体快速净化装置进行河道黑臭水体快速净化方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)在受污染河道设置所述河道黑臭水体快速净化装置；
(2)河道黑臭河水进入曝气增氧单元进行增氧复氧，提高河水溶解氧浓度，曝气产生河水往前推流的作用，加速水体流动，并同时促进水流的微循环；
(3)经增氧复氧后的河水在曝气增氧装置的推流作用下，进入生物强化单元，形成生物膜，通过生物膜表面的微生物降解水体的有机污染物质；
(4)经过生物净化的河水自流进入纳米氧化单元，利用微纳米气泡的特性提高好氧微生物活力，降解有机污染物，去除有机物降解所产生的甲烷、硫化氢等有毒有害气体。
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